张伟政 赵吉军 张献中 张琦璇

(兰州理工大学石油化工学院 甘肃兰州 730050)

干气密封作为密封装置的典型代表被应用在诸多领域，其具有泄漏量低、损耗小、可靠性高等优点[1]。与传统机械密封相比，干气密封动、静环之间非接触，且根据实际需要在动环上雕刻出不同形状的沟槽或织构用以增强其动压效应，常见的槽型有螺旋槽、T形槽和圆形槽等。干气密封在运行过程中，动环跟随轴体转动，且其上面的微米级浅槽分布具有一定的规律性和周期性。当密封气体进入密封间隙后，因其黏度较小而压力较大，使两密封端面分开，同时会在密封端面间形成微米级气膜，实现非接触式密封[1]；另外气膜有效地防止了密封介质的泄漏，同时又在隔热与润滑方面起到了重要的作用。近年来，随着社会的发展与科技的进步，工业生产对密封技术的要求不断提高，国内外学者也对此进行了更为深入的研究[2]。针对螺旋槽干气密封的研究，多采用有限元数值模拟[2]与实验的方法。通过对其流场与流固耦合的分析，可以研究固体形变与流体之间的相互作用影响，从而指导干气密封槽型的设计与优化。随着ANSYS软件的不断发展与完善，流固耦合的计算与研究也取得了很大的进步，并且流固耦合在工程领域的应用也逐渐广泛起来。流固耦合的研究计算不但能节约大量的时间，还能够更加贴近真实工况。早在20世纪80年代，ETSION[3-4]就对机械密封展开研究，为后续干气密封的研究做好了充足的准备；……